JP3035362B2 - ガスセンサ - Google Patents
ガスセンサInfo
- Publication number
- JP3035362B2 JP3035362B2 JP3002105A JP210591A JP3035362B2 JP 3035362 B2 JP3035362 B2 JP 3035362B2 JP 3002105 A JP3002105 A JP 3002105A JP 210591 A JP210591 A JP 210591A JP 3035362 B2 JP3035362 B2 JP 3035362B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- heater
- resistance value
- sensitive body
- substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、大気中のガスを検知
するガスセンサに関する。
するガスセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、大気中の還元性ガスを検知するも
のとして、Ｎ型半導体特性を示すＳｎＯ2 ，ＺｎＯ，Ｆ
ｅ2 Ｏ3 などの金属酸化物半導体の焼結体を用いたガス
センサが知られている。
のとして、Ｎ型半導体特性を示すＳｎＯ2 ，ＺｎＯ，Ｆ
ｅ2 Ｏ3 などの金属酸化物半導体の焼結体を用いたガス
センサが知られている。
【０００３】これは、金属酸化物半導体に還元性ガスが
触れると、その金属酸化物半導体の電気伝導度が増大す
る、つまり抵抗値が減少するという現象を利用したもの
である。
触れると、その金属酸化物半導体の電気伝導度が増大す
る、つまり抵抗値が減少するという現象を利用したもの
である。
【０００４】一方、上記の焼結体タイプのガスセンサに
代り、プレーナタイプのガスセンサに関する研究が、エ
ネルギの有効利用を前提とするシステム化の傾向に対応
した阻止の微小化，多機能化の要請に応えて進められて
いる。
代り、プレーナタイプのガスセンサに関する研究が、エ
ネルギの有効利用を前提とするシステム化の傾向に対応
した阻止の微小化，多機能化の要請に応えて進められて
いる。
【０００５】このプレーナタイプのガスセンサは、ヒー
タを内蔵した基板の表面に、金属酸化物半導体を種々の
薄膜形成法で被着せしめて薄膜とし、それを感ガス体と
した構造のもので、ヒータの発熱で感ガス体を加熱する
ことにより、同感ガス体に周囲雰囲気中のガスをより多
く感応させるものである。たとえば特願昭６３−７５５
４８号に示されるものがある。
タを内蔵した基板の表面に、金属酸化物半導体を種々の
薄膜形成法で被着せしめて薄膜とし、それを感ガス体と
した構造のもので、ヒータの発熱で感ガス体を加熱する
ことにより、同感ガス体に周囲雰囲気中のガスをより多
く感応させるものである。たとえば特願昭６３−７５５
４８号に示されるものがある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の感ガ
ス体には、Ｈ2 Ｏ（水）を吸収して抵抗値が変わるとい
う特徴がある。このため、周囲雰囲気中の湿度の影響を
受け易く、検知結果に誤差が生じることがある。
ス体には、Ｈ2 Ｏ（水）を吸収して抵抗値が変わるとい
う特徴がある。このため、周囲雰囲気中の湿度の影響を
受け易く、検知結果に誤差が生じることがある。
【０００７】この発明は上記の事情を考慮したもので、
その目的とするところは、Ｈ2 Ｏの影響を除去して誤差
のない適正な検知を可能とするガスセンサを提供するこ
とにある。
その目的とするところは、Ｈ2 Ｏの影響を除去して誤差
のない適正な検知を可能とするガスセンサを提供するこ
とにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明のガスセンサ
は、基板と、この基板に設けたヒータと、前記基板の表
面に設けた感ガス体と、この感ガス体を覆うように設け
た吸湿体と、、前記感ガス体の抵抗値変化をセンサ出力
として取出す手段とを備える。
は、基板と、この基板に設けたヒータと、前記基板の表
面に設けた感ガス体と、この感ガス体を覆うように設け
た吸湿体と、、前記感ガス体の抵抗値変化をセンサ出力
として取出す手段とを備える。
【０００９】
【作用】Ｈ2 Ｏは吸湿体に吸収されて感ガス体に届かな
い。
い。
【００１０】
【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を参
照して説明する。図４において、１は本体の基台となる
ステムで、そのステム１にリードピン２ａ，２ｂ，２
ｃ，２ｄが垂直状態に植設される。これらリードピンに
それぞれリードフレーム３，３，３，３を介して第１基
板であるところの矩形状のヒータ基板４が保持される。
照して説明する。図４において、１は本体の基台となる
ステムで、そのステム１にリードピン２ａ，２ｂ，２
ｃ，２ｄが垂直状態に植設される。これらリードピンに
それぞれリードフレーム３，３，３，３を介して第１基
板であるところの矩形状のヒータ基板４が保持される。
【００１１】リードフレーム３は、導電性材料を板状に
成形したもので、一端がリードピンの上端に溶接され、
他端がヒータ基板４上の後述するボンディングパッドに
パラレルギャップウェルダにて溶接される。ヒータ基板
４は、絶縁部材たとえばアルミナを主成分とするセラミ
ックで形成される。そして、ステム１の上面側にステン
レス製で網状のネットキャップ１０が取付けられ、上記
ヒータ基板４が保護される。ヒータ基板４の表面の構成
を図１および図２に示し、同ヒータ基板４の内部の構成
を図２および図３に示す。
成形したもので、一端がリードピンの上端に溶接され、
他端がヒータ基板４上の後述するボンディングパッドに
パラレルギャップウェルダにて溶接される。ヒータ基板
４は、絶縁部材たとえばアルミナを主成分とするセラミ
ックで形成される。そして、ステム１の上面側にステン
レス製で網状のネットキャップ１０が取付けられ、上記
ヒータ基板４が保護される。ヒータ基板４の表面の構成
を図１および図２に示し、同ヒータ基板４の内部の構成
を図２および図３に示す。
【００１２】まず、ヒータ基板４の表面において、四隅
の対角となる位置にそれぞれ電極リード用ボンディング
パッド５，５およびヒータリード用ボンディングパッド
６，６が設けられる。ボンディングパッド５，５は、上
記リードフレーム３，３を介してリードピン２ｂ，２ｄ
に接続される。ボンディングパッド６，６は、上記リー
ドフレーム３，３を介してリードピン２ａ，２ｃに接続
される。
の対角となる位置にそれぞれ電極リード用ボンディング
パッド５，５およびヒータリード用ボンディングパッド
６，６が設けられる。ボンディングパッド５，５は、上
記リードフレーム３，３を介してリードピン２ｂ，２ｄ
に接続される。ボンディングパッド６，６は、上記リー
ドフレーム３，３を介してリードピン２ａ，２ｃに接続
される。
【００１３】ヒータ基板４の内部に蛇行状のヒータ７が
設けられる。このヒータ７は、一端が両端が上記ボンデ
ィングパッド６，６のうちの一方に接続され、他端が残
る他方のボンディングパッド６に接続される。
設けられる。このヒータ７は、一端が両端が上記ボンデ
ィングパッド６，６のうちの一方に接続され、他端が残
る他方のボンディングパッド６に接続される。
【００１４】また、ヒータ基板４の表面には、一方の電
極リード用ボンディングパッド５と電気的に導通する電
極１１が設けられるとともに、他方の電極リード用ボン
ディングパッド５と電気的に導通する電極１２が設けら
れる。電極１１，１２はヒータ基板４の表面のほぼ中央
位置まで延びて互いに近接しており、その近接部分の上
に感ガス体１３が設けられる。
極リード用ボンディングパッド５と電気的に導通する電
極１１が設けられるとともに、他方の電極リード用ボン
ディングパッド５と電気的に導通する電極１２が設けら
れる。電極１１，１２はヒータ基板４の表面のほぼ中央
位置まで延びて互いに近接しており、その近接部分の上
に感ガス体１３が設けられる。
【００１５】感ガス体１３は、ＳｎＯ2 ，ＺｎＯ，Ｆｅ
2 Ｏ3 などの金属酸化物半導体膜、またはＡｌ2 Ｏ3 な
どの金属酸化物触媒層であり、上記ヒータ７の発熱を受
けて熱を帯びることにより、周囲雰囲気中のガスにより
多く感応して抵抗値が変化する。すなわち、感ガス体１
３は、周囲雰囲気中のガスの濃度が高いほど、抵抗値が
減少する特性を有する。そして、ヒータ基板４の表面に
おいて、感ガス体１３を覆うように吸湿体（以下、吸湿
層と称する）１４が設けられる。吸湿層１４としては、
ＭｇＣｒ2 Ｏ4 や水酸アパタイトなどの多孔質セラミッ
クが用いられる。
2 Ｏ3 などの金属酸化物半導体膜、またはＡｌ2 Ｏ3 な
どの金属酸化物触媒層であり、上記ヒータ７の発熱を受
けて熱を帯びることにより、周囲雰囲気中のガスにより
多く感応して抵抗値が変化する。すなわち、感ガス体１
３は、周囲雰囲気中のガスの濃度が高いほど、抵抗値が
減少する特性を有する。そして、ヒータ基板４の表面に
おいて、感ガス体１３を覆うように吸湿体（以下、吸湿
層と称する）１４が設けられる。吸湿層１４としては、
ＭｇＣｒ2 Ｏ4 や水酸アパタイトなどの多孔質セラミッ
クが用いられる。
【００１６】一方、上記リードピン２ａ，２ｃ、リード
フレーム３，３、ボンディングパッド５，５、および電
極１１，１２により、感ガス体１３の抵抗値変化をセン
サ出力として取出す手段が構成される。リードピン２
ｂ，２ｄ、リードフレーム３，３、ボンディングパッド
６，６により、ヒータ７に印加電圧を導く手段が構成さ
れる。つぎに、上記の構成において作用を説明する。
フレーム３，３、ボンディングパッド５，５、および電
極１１，１２により、感ガス体１３の抵抗値変化をセン
サ出力として取出す手段が構成される。リードピン２
ｂ，２ｄ、リードフレーム３，３、ボンディングパッド
６，６により、ヒータ７に印加電圧を導く手段が構成さ
れる。つぎに、上記の構成において作用を説明する。
【００１７】リードピン２ｂ，２ｄ間に電圧を印加する
と、ヒータ７に電流が流れ、ヒータ７が発熱する。これ
により、ヒータ基板４の温度が上昇し、感ガス体１３が
熱を帯びる。この状態で、周囲雰囲気中にガスが存在す
ると、そのガスに感ガス体１３が感応し、感ガス体１３
の抵抗値が減少する。この抵抗値の減少量は、ガスの濃
度に応じて定まるもので、センサ出力としてリードピン
２ａ，２ｃから取出される。したがって、リードピン２
ａ，２ｃに検知回路を接続することにより、ガスの濃度
を知ることができる。ところで、感ガス体１３には周囲
雰囲気中のＨ2 Ｏを吸収する特性があり、このため特に
湿度が高い場合は検知結果に誤差を生じる心配がある。
しかしながら、Ｈ2 Ｏは吸湿層１４に吸収されて感ガス
体１３に届かない。
と、ヒータ７に電流が流れ、ヒータ７が発熱する。これ
により、ヒータ基板４の温度が上昇し、感ガス体１３が
熱を帯びる。この状態で、周囲雰囲気中にガスが存在す
ると、そのガスに感ガス体１３が感応し、感ガス体１３
の抵抗値が減少する。この抵抗値の減少量は、ガスの濃
度に応じて定まるもので、センサ出力としてリードピン
２ａ，２ｃから取出される。したがって、リードピン２
ａ，２ｃに検知回路を接続することにより、ガスの濃度
を知ることができる。ところで、感ガス体１３には周囲
雰囲気中のＨ2 Ｏを吸収する特性があり、このため特に
湿度が高い場合は検知結果に誤差を生じる心配がある。
しかしながら、Ｈ2 Ｏは吸湿層１４に吸収されて感ガス
体１３に届かない。
【００１８】したがって、短期的な湿度の影響による感
ガス体１３の抵抗値変化、および長期的なＨ2 Ｏの結合
による感ガス体１３の抵抗値変化を共に小さく押さえる
ことができる。
ガス体１３の抵抗値変化、および長期的なＨ2 Ｏの結合
による感ガス体１３の抵抗値変化を共に小さく押さえる
ことができる。
【００１９】しかも、ヒータ７の発熱によってヒータ基
板４が約４００℃にまで加熱されているので、吸湿層１
４に吸収されたＨ2 Ｏは湿度が低いときに蒸発し、吸湿
層１４が再生される。ここで、吸湿層１４を設けたこと
によってどのような効果が得られるかを実験により確か
めたのが図５および図６である。
板４が約４００℃にまで加熱されているので、吸湿層１
４に吸収されたＨ2 Ｏは湿度が低いときに蒸発し、吸湿
層１４が再生される。ここで、吸湿層１４を設けたこと
によってどのような効果が得られるかを実験により確か
めたのが図５および図６である。
【００２０】図５は感ガス体１３の抵抗値の湿度依存性
を示しており、従来のように吸湿層１４がない場合は抵
抗値の変化量が大きいが、本実施例のように吸湿層１４
がある場合は抵抗値の変化量が小さく押さえられる。
を示しており、従来のように吸湿層１４がない場合は抵
抗値の変化量が大きいが、本実施例のように吸湿層１４
がある場合は抵抗値の変化量が小さく押さえられる。
【００２１】図６は感ガス体１３の抵抗値の長期的な経
時変化を示しており、従来のように吸湿層１４がない場
合は抵抗値が周期的に大きく増減する。つまり、湿度の
高い夏季は抵抗値が高く、反対に湿度の低い冬季は抵抗
値が低くなる。また、吸湿層１４がない場合、抵抗値が
時間経過に伴って徐々に増大する傾向がある。これに対
し、本実施例のように吸湿層１４がある場合は、抵抗値
の周期的な増減が小さく、しかも時間経過に伴う抵抗値
の増大の割合も小さい。
時変化を示しており、従来のように吸湿層１４がない場
合は抵抗値が周期的に大きく増減する。つまり、湿度の
高い夏季は抵抗値が高く、反対に湿度の低い冬季は抵抗
値が低くなる。また、吸湿層１４がない場合、抵抗値が
時間経過に伴って徐々に増大する傾向がある。これに対
し、本実施例のように吸湿層１４がある場合は、抵抗値
の周期的な増減が小さく、しかも時間経過に伴う抵抗値
の増大の割合も小さい。
【００２２】このように、吸湿層１４を設けることによ
ってＨ2 Ｏの影響を除去することができ、誤差のない適
正な検知が可能である。しかも、吸湿層１４を設けるだ
けの簡単な構成であるから、コストの上昇を招くことも
ない。
ってＨ2 Ｏの影響を除去することができ、誤差のない適
正な検知が可能である。しかも、吸湿層１４を設けるだ
けの簡単な構成であるから、コストの上昇を招くことも
ない。
【００２３】なお、上記実施例では、ヒータ基板４にヒ
ータ７を内蔵するタイプのガスセンサについて説明した
が、ヒータ７をヒータ基板４の裏面に貼り付けるタイプ
のガスセンサにも同様に実施可能である。
ータ７を内蔵するタイプのガスセンサについて説明した
が、ヒータ７をヒータ基板４の裏面に貼り付けるタイプ
のガスセンサにも同様に実施可能である。
【００２４】
【発明の効果】以上述べたようにこの発明は、感ガス体
を吸湿体で覆う構成としたので、Ｈ2 Ｏの影響を除去し
て誤差のない適正な検知を可能とするガスセンサを提供
できる。
を吸湿体で覆う構成としたので、Ｈ2 Ｏの影響を除去し
て誤差のない適正な検知を可能とするガスセンサを提供
できる。
【図１】この発明の一実施例におけるヒータ基板を上方
から見た図。
から見た図。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面を矢印方向に見た図。
【図３】同実施例におけるヒータの構成を示す図。
【図４】同実施例の全体的な構成を示す斜視図。
【図５】同実施例における感ガス体の抵抗値の湿度依存
性を従来と対比して示す図。
性を従来と対比して示す図。
【図６】実施例における感ガス体の抵抗値の長期的な経
時変化を従来のものと対比して示す図。
時変化を従来のものと対比して示す図。
１…ステム、２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ…リードピン、３
…リードフレーム、４…ヒータ基板、７…ヒータ、１３
…感ガス体、１４…吸湿層（吸湿体）。
…リードフレーム、４…ヒータ基板、７…ヒータ、１３
…感ガス体、１４…吸湿層（吸湿体）。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 薬師寺 新吾 大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２ 号 大阪瓦斯株式会社内 (56)参考文献 特開 平１−316650（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−90049（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−197551（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭56−109047（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 27/12
Claims (1)
- 【請求項１】基板と、この基板に設けたヒータと、前記
基板の表面に設けた感ガス体と、この感ガス体を覆うよ
うに設けた吸湿体と、前記感ガス体の抵抗値変化をセン
サ出力として取出す手段とを備えたことを特徴とするガ
スセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3002105A JP3035362B2 (ja) | 1991-01-11 | 1991-01-11 | ガスセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3002105A JP3035362B2 (ja) | 1991-01-11 | 1991-01-11 | ガスセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04289446A JPH04289446A (ja) | 1992-10-14 |
| JP3035362B2 true JP3035362B2 (ja) | 2000-04-24 |
Family
ID=11520068
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3002105A Expired - Lifetime JP3035362B2 (ja) | 1991-01-11 | 1991-01-11 | ガスセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3035362B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4501293B2 (ja) * | 2001-03-12 | 2010-07-14 | パナソニック株式会社 | 冷蔵庫 |
-
1991
- 1991-01-11 JP JP3002105A patent/JP3035362B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04289446A (ja) | 1992-10-14 |
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